2015-05-05
1671
Схема измерения. Определение твёрдости по Бринеллю основано на статическом вдавливании стального закалённого шарика диаметром 2,5 мм, 5 мм или 10 мм в поверхность испытуемого изделия под нагрузкой от 187,5 
до 3000 в течение 
секунд. После снятия нагрузки измеряют диаметр отпечатка, оставшегося на поверхности изделия (рис1.). В поверхностном слое под индентором идёт интенсивная пластическая деформация, а диаметр отпечатка получается тем меньше, чем выше сопротивление материала изделия деформации, производимой индентором.
Рис. 1. Схема измерения твердости по Бринеллю.
Число твёрдости по Бринеллю 
есть отношение нагрузки 
, действующей на шаровой индентор диаметром 
, к площади 
шаровой поверхности отпечатка:
(1)
Число твёрдости имеет размерность напряжения 
, однако в соответствии со стандартом она не пишется. При определении твёрдости 
шариком с 
под нагрузкой 
и времени выдержки 
число твёрдости записывается так: 
, 
, 
и т.д. При использовании других условий испытаний индекс дополняют числами, указывающими диаметр шарика 
, нагрузку 
и время выдержки 
. Например: 
.
Это число твёрдости по Бринеллю 
, полученное при вдавливании шарика диаметром 5 мм под нагрузкой 
в течение 
.
Чтобы не прибегать к длительным вычислениям твёрдости по формуле, на практике используют специальную таблицу 2. Для этого достаточно измерить диаметр отпечатка 
и по его величине определить в таблице число твёрдости .
Соотношение чисел твердости, определенных различными методами.
Таблица №2
Диаметр отпечатка  в мм
| При испытании вдавливанием | ||||
| Стального шарика 10/3000 (на приборе типа Бринелля)
| Алмазного конуса или стального шарика (на приборе типа Роквелла), при различных нагрузках | Алмазной пирамиды (на приборе типа Виккерса)
| |||
150  (конус) 
| 60 (конус)
| 100 (шарик)
| |||
| 2,20 | - | ||||
| 2,25 | - | ||||
| 2,30 | - | ||||
| 2,35 | - | ||||
| 2,40 | - | ||||
| 2,45 | - | ||||
| 2,50 | - | ||||
| 2,55 | - | ||||
| 2,60 | - | ||||
| 2,65 | - | ||||
| 2,70 | - | ||||
| 2,75 | - | ||||
| 2,80 | - | ||||
| 2,85 | - | ||||
| 2,90 | - | ||||
| 2,95 | - | ||||
| 3,00 | - | ||||
| 3,05 | - | ||||
| 3,10 | - | ||||
| 3,15 | - | ||||
| 3,20 | - | ||||
| 3,25 | - | ||||
| 3,30 | - | ||||
| 3,35 | - | ||||
| 3,40 | - | ||||
| 3,45 | - | ||||
| 3,50 | - | ||||
| 3,55 | - | ||||
| 3,60 | - | ||||
| 3,65 | - | ||||
| 3,70 | - | ||||
| 3,75 | - | ||||
| 3,80 | - | ||||
| 3,85 | - | ||||
| 3,90 | |||||
| 3,95 | |||||
| 4,00 | |||||
| 4,05 | |||||
| 4,10 | |||||
| 4,15 | |||||
| 4,20 | |||||
| 4,25 | |||||
| 4,30 | |||||
| 4,35 | |||||
| 4,40 | |||||
| 4,45 | |||||
| 4,50 | |||||
| 4,55 | |||||
| 4,60 | |||||
| 4,65 | |||||
| 4,70 | |||||
| 4,75 | |||||
| 4,80 | |||||
| 4,85 | - | - | |||
| 4,90 | - | - | |||
| 4,95 | - | - | |||
| 5,00 | - | - | |||
| 5,05 | - | - | |||
| 5,10 | - | - | |||
| 5,15 | - | - | |||
| 5,20 | - | - | |||
| 5,25 | - | - | |||
| 5,30 | - | - | |||
| 5,35 | - | - | |||
| 5,40 | - | - | |||
| 5,45 | - | - | |||
| 5,50 | - | - | |||
| 5,55 | - | - | |||
| 5,60 | - | - | |||
| 5,65 | - | - | |||
| 5,70 | - | - | |||
| 5,75 | - | - |
С помощью метода Бринелля можно испытывать материалы с твёрдостью от 
до 
. При большей твёрдости образца шарик - индентор остаточно деформируется на величину, превышающую стандартизованный допуск. Минимальная толщина испытуемого образца должна быть не менее 10-ти кратной глубины отпечатка. Поверхность образца должна быть отшлифована так, чтобы края отпечатка были достаточно отчётливы для измерения его диаметра с точностью 0,05 мм. Эти измерения проводят или на инструментальном микроскопе, или с помощью измерительной лупы.
Методика измерения. Наиболее распространённым прибором для испытания на твёрдость по Бринеллю является автоматический рычажный пресс. Прежде, чем приступить к испытаниям, надо подобрать диаметр шарика-индентора и установить необходимую нагрузку. Выбор диаметра шарика и величины нагрузки производится в зависимости от твёрдости и толщины испытуемого материала. При определении твёрдости чёрных металлов (стали и чугуна) чаще всего используют шарик диаметром 
и нагрузку 
. С уменьшением толщины материала и его твёрдости применяют шарики меньшего диаметра и меньшую нагрузку.
Испытания следует проводить в таком порядке:
- Отшлифовать образец, обеспечив параллельность его опорной и испытуемой поверхностей, и установить его на предметный столик твердомера, так чтобы центр отпечатка находился на расстоянии не менее 2,5 от края образца.
- Вращением маховика по часовой стрелке подвести столик с образцом к шарику. Далее продолжать вращать маховик до упора.
- Нажатием кнопки на боковой стенке прибора включить электродвигатель и, дождавшись его автоматического отключения, отвести столик с образцом вниз путём вращения маховика против часовой стрелки.
- Снять образец со столика и измерить диаметр полученного отпечатка с точностью до 0,05 мм, пользуясь для этого микроскопом МПБ-2 с 24-кратным увеличением,
- С помощью специальной таблицы (табл.2) определить число твёрдости испытуемого образца.
- Для получения достоверного результата рекомендуется делать на каждом образце не менее трёх отпечатков на расстоянии не менее
друг от друга. - Полученные значения и занести в таблицу по прилагаемой форме и определить среднее значение твёрдости для данного образца.
Результаты измерения твёрдости по методу Бринелля
Таблица 3
| № образца | Материал образца условия испытания (диаметр шарика   , нагрузка  , время выдержки   )
| Диаметры отпечатков, мм | Числа твёрдости по соответствующим отпечаткам,
| Среднее значение твёрдости, НВ | ||||
| I | II | III | I | II | III | |||
